設(shè)計模式之Factory 工廠模式抽象工廠 Java工廠方法

todaytomo 2007-03-28

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設(shè)計模式之Factory

板橋里人 http://www. 2002/10/07（轉(zhuǎn)載請保留）

模式實戰(zhàn)書籍《Java實用系統(tǒng)開發(fā)指南》

工廠模式定義:提供創(chuàng)建對象的接口.

為何使用?
工廠模式是我們最常用的模式了,著名的Jive論壇 ,就大量使用了工廠模式，工廠模式在Java程序系統(tǒng)可以說是隨處可見。

為什么工廠模式是如此常用？因為工廠模式就相當(dāng)于創(chuàng)建實例對象的new，我們經(jīng)常要根據(jù)類Class生成實例對象，如A a=new A() 工廠模式也是用來創(chuàng)建實例對象的，所以以后new時就要多個心眼，是否可以考慮實用工廠模式，雖然這樣做，可能多做一些工作，但會給你系統(tǒng)帶來更大的可擴(kuò)展性和盡量少的修改量。

我們以類Sample為例，如果我們要創(chuàng)建Sample的實例對象:

Sample sample=new Sample();

可是，實際情況是，通常我們都要在創(chuàng)建sample實例時做點初始化的工作,比如賦值查詢數(shù)據(jù)庫等。

首先，我們想到的是，可以使用Sample的構(gòu)造函數(shù)，這樣生成實例就寫成:

Sample sample=new Sample(參數(shù));

但是，如果創(chuàng)建sample實例時所做的初始化工作不是象賦值這樣簡單的事，可能是很長一段代碼，如果也寫入構(gòu)造函數(shù)中，那你的代碼很難看了（就需要Refactor重整）。

為什么說代碼很難看，初學(xué)者可能沒有這種感覺，我們分析如下，初始化工作如果是很長一段代碼，說明要做的工作很多，將很多工作裝入一個方法中，相當(dāng)于將很多雞蛋放在一個籃子里，是很危險的，這也是有背于Java面向?qū)ο蟮脑瓌t，面向?qū)ο蟮姆庋b(Encapsulation)和分派(Delegation)告訴我們，盡量將長的代碼分派“切割”成每段，將每段再“封裝”起來(減少段和段之間偶合聯(lián)系性)，這樣，就會將風(fēng)險分散，以后如果需要修改，只要更改每段，不會再發(fā)生牽一動百的事情。

在本例中，首先，我們需要將創(chuàng)建實例的工作與使用實例的工作分開, 也就是說，讓創(chuàng)建實例所需要的大量初始化工作從Sample的構(gòu)造函數(shù)中分離出去。

這時我們就需要Factory工廠模式來生成對象了，不能再用上面簡單new Sample(參數(shù))。還有,如果Sample有個繼承如MySample, 按照面向接口編程,我們需要將Sample抽象成一個接口.現(xiàn)在Sample是接口,有兩個子類MySample 和HisSample .我們要實例化他們時,如下:

Sample mysample=new MySample();
Sample hissample=new HisSample();

隨著項目的深入,Sample可能還會"生出很多兒子出來", 那么我們要對這些兒子一個個實例化,更糟糕的是,可能還要對以前的代碼進(jìn)行修改:加入后來生出兒子的實例.這在傳統(tǒng)程序中是無法避免的.

但如果你一開始就有意識使用了工廠模式,這些麻煩就沒有了.

工廠方法
你會建立一個專門生產(chǎn)Sample實例的工廠:

public class Factory{

　　public static Sample creator(int which){

　　//getClass 產(chǎn)生Sample 一般可使用動態(tài)類裝載裝入類。
　　if (which==1)
　　　　return new SampleA();
　　else if (which==2)
　　　　return new SampleB();

　　}

那么在你的程序中,如果要實例化Sample時.就使用

Sample sampleA=Factory.creator(1);

這樣,在整個就不涉及到Sample的具體子類,達(dá)到封裝效果,也就減少錯誤修改的機(jī)會,這個原理可以用很通俗的話來比喻:就是具體事情做得越多,越容易范錯誤.這每個做過具體工作的人都深有體會,相反,官做得越高,說出的話越抽象越籠統(tǒng),范錯誤可能性就越少.好象我們從編程序中也能悟出人生道理?呵呵.

使用工廠方法要注意幾個角色，首先你要定義產(chǎn)品接口，如上面的Sample,產(chǎn)品接口下有Sample接口的實現(xiàn)類,如SampleA,其次要有一個factory類，用來生成產(chǎn)品Sample，如下圖，最右邊是生產(chǎn)的對象Sample：

進(jìn)一步稍微復(fù)雜一點，就是在工廠類上進(jìn)行拓展，工廠類也有繼承它的實現(xiàn)類concreteFactory了。

抽象工廠
工廠模式中有: 工廠方法(Factory Method) 抽象工廠(Abstract Factory).

這兩個模式區(qū)別在于需要創(chuàng)建對象的復(fù)雜程度上。如果我們創(chuàng)建對象的方法變得復(fù)雜了,如上面工廠方法中是創(chuàng)建一個對象Sample,如果我們還有新的產(chǎn)品接口Sample2.

這里假設(shè)：Sample有兩個concrete類SampleA和SamleB，而Sample2也有兩個concrete類Sample2A和SampleB2

那么，我們就將上例中Factory變成抽象類,將共同部分封裝在抽象類中,不同部分使用子類實現(xiàn)，下面就是將上例中的Factory拓展成抽象工廠:

public abstract class Factory{

　　public abstract Sample creator();

　　public abstract Sample2 creator(String name);

}

public class SimpleFactory extends Factory{

　　public Sample creator(){
　　　　.........
　　　　return new SampleA
　　}

　　public Sample2 creator(String name){
　　　　.........
　　　　return new Sample2A
　　}

}

public class BombFactory extends Factory{

　　public Sample creator(){
　　　　......
　　　　return new SampleB
　　}

　　public Sample2 creator(String name){
　　　　......
　　　　return new Sample2B
　　}

}

從上面看到兩個工廠各自生產(chǎn)出一套Sample和Sample2,也許你會疑問，為什么我不可以使用兩個工廠方法來分別生產(chǎn)Sample和Sample2?

抽象工廠還有另外一個關(guān)鍵要點，是因為 SimpleFactory內(nèi)，生產(chǎn)Sample和生產(chǎn)Sample2的方法之間有一定聯(lián)系，所以才要將這兩個方法捆綁在一個類中，這個工廠類有其本身特征，也許制造過程是統(tǒng)一的，比如：制造工藝比較簡單，所以名稱叫SimpleFactory。

在實際應(yīng)用中，工廠方法用得比較多一些，而且是和動態(tài)類裝入器組合在一起應(yīng)用，

舉例

我們以Jive的ForumFactory為例，這個例子在前面的Singleton模式中我們討論過，現(xiàn)在再討論其工廠模式:

public abstract class ForumFactory {

　　private static Object initLock = new Object();
　　private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
　　private static ForumFactory factory = null;

　　public static ForumFactory getInstance(Authorization authorization) {
　　　　//If no valid authorization passed in, return null.
　　　　if (authorization == null) {
　　　　　　return null;
　　　　}
　　　　//以下使用了Singleton 單態(tài)模式
　　　　if (factory == null) {
　　　　　　synchronized(initLock) {
　　　　　　　　if (factory == null) {
　　　　　　　　　　　　......

　　　　　　　　　　try {
　　　　　　　　　　　　　　//動態(tài)轉(zhuǎn)載類
　　　　　　　　　　　　　　Class c = Class.forName(className);
　　　　　　　　　　　　　　factory = (ForumFactory)c.newInstance();
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　catch (Exception e) {
　　　　　　　　　　　　　　return null;
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}

　　　　//Now, 返回 proxy.用來限制授權(quán)對forum的訪問
　　　　return new ForumFactoryProxy(authorization, factory,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　factory.getPermissions(authorization));
　　}

　　//真正創(chuàng)建forum的方法由繼承forumfactory的子類去完成.
　　public abstract Forum createForum(String name, String description)
　　throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException;

　　....

}

因為現(xiàn)在的Jive是通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存放論壇帖子等內(nèi)容數(shù)據(jù),如果希望更改為通過文件系統(tǒng)實現(xiàn),這個工廠方法ForumFactory就提供了提供動態(tài)接口:

private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";

你可以使用自己開發(fā)的創(chuàng)建forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以.

在上面的一段代碼中一共用了三種模式,除了工廠模式外,還有Singleton單態(tài)模式,以及proxy模式,proxy模式主要用來授權(quán)用戶對forum的訪問,因為訪問forum有兩種人:一個是注冊用戶一個是游客guest,那么那么相應(yīng)的權(quán)限就不一樣,而且這個權(quán)限是貫穿整個系統(tǒng)的,因此建立一個proxy,類似網(wǎng)關(guān)的概念,可以很好的達(dá)到這個效果.

看看Java寵物店中的CatalogDAOFactory:

public class CatalogDAOFactory {

　　/**

　　* 本方法制定一個特別的子類來實現(xiàn)DAO模式。
　　* 具體子類定義是在J2EE的部署描述器中。
　　*/

　　public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException {

　　　　CatalogDAO catDao = null;

　　　　try {

　　　　　　InitialContext ic = new InitialContext();
　　　　　　//動態(tài)裝入CATALOG_DAO_CLASS
　　　　　　//可以定義自己的CATALOG_DAO_CLASS，從而在無需變更太多代碼
　　　　　　//的前提下，完成系統(tǒng)的巨大變更。

　　　　　　String className =(String) ic.lookup(JNDINames.CATALOG_DAO_CLASS);

　　　　　　catDao = (CatalogDAO) Class.forName(className).newInstance();

　　　　} catch (NamingException ne) {

　　　　　　throw new CatalogDAOSysException("
　　　　　　　　CatalogDAOFactory.getDAO: NamingException while
　　　　　　　　　　getting DAO type : \n" + ne.getMessage());

　　　　} catch (Exception se) {

　　　　　　throw new CatalogDAOSysException("
　　　　　　　　CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting
　　　　　　　　　　DAO type : \n" + se.getMessage());

　　　　}

　　　　return catDao;

　　}

CatalogDAOFactory是典型的工廠方法，catDao是通過動態(tài)類裝入器className獲得CatalogDAOFactory具體實現(xiàn)子類，這個實現(xiàn)子類在Java寵物店是用來操作catalog數(shù)據(jù)庫，用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫的類型不同，定制自己的具體實現(xiàn)子類，將自己的子類名給與CATALOG_DAO_CLASS變量就可以。

由此可見，工廠方法確實為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了非常靈活強(qiáng)大的動態(tài)擴(kuò)展機(jī)制，只要我們更換一下具體的工廠方法，系統(tǒng)其他地方無需一點變換，就有可能將系統(tǒng)功能進(jìn)行改頭換面的變化。

設(shè)計模式如何在具體項目中應(yīng)用見《Java實用系統(tǒng)開發(fā)指南》